海洋工程中鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕種類多樣：電偶腐蝕、空蝕現(xiàn)象、磨損腐蝕和沖擊腐蝕、析氫腐蝕、吸氧腐蝕等。應(yīng)用較多的重防腐膠帶主要有：環(huán)氧類防腐膠帶、氟碳防腐膠帶、聚氨酯類防腐膠帶、橡膠防腐膠帶、有機(jī) (無(wú)機(jī)) 硅類樹脂膠帶、聚脲彈性體防腐膠帶、玻璃片類重防腐膠帶和有機(jī) (無(wú)機(jī)) 富鋅膠帶 。
下面對(duì)這幾種應(yīng)用 廣泛的防腐膠帶進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹：
3.1環(huán)氧類防腐膠帶
環(huán)氧類防腐膠帶以環(huán)氧樹脂為主體，與顏料、催干劑、助劑等調(diào)制而成。環(huán)氧樹脂膠帶性能優(yōu)異：高附著力、高強(qiáng)度、耐化學(xué)品和耐磨性，是目前海洋重防腐領(lǐng)域應(yīng)用 早、范圍 廣的重防腐膠帶種類之一。
環(huán)氧類防腐膠帶種類繁多，主要分為雙酚 A 環(huán)氧樹脂和酚醛環(huán)氧樹脂兩大類。雙酚 A 環(huán)氧樹脂(如圖 1) 分子結(jié)構(gòu)中含羥基、醚鍵和環(huán)氧基團(tuán)，與基底粘附力強(qiáng)；苯環(huán)使樹脂具有較強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性；涂膜后耐酸堿性、耐腐蝕性和耐化學(xué)品性能優(yōu)異；常溫固化、施工方便，固化收縮率低，無(wú)揮發(fā)性物質(zhì)產(chǎn)生，綠色環(huán)保。
酚醛環(huán)氧樹脂，因含較多的環(huán)氧基團(tuán)，耐腐蝕性能和粘附力更強(qiáng)；固化交聯(lián)度更大，致密性更強(qiáng)，同時(shí)具有酚醛樹脂的耐高溫和耐腐蝕性能。但環(huán)氧基團(tuán)的增多使脆性增大，影響了其應(yīng)用范圍。以雙酚A 代替苯酚合成雙酚 A 酚醛環(huán)氧樹脂 (如圖 2) ，游離酚含量低，分子量分布窄，雙酚A的引入使樹脂力學(xué)性能更強(qiáng)，收縮率更低，環(huán)氧基團(tuán)的增多使粘附力強(qiáng)，柔韌性、熱穩(wěn)定性、絕緣性、耐水耐腐蝕性等性能更優(yōu)異。
通過(guò)填料等手段改性環(huán)氧樹脂，可以拓展其應(yīng)用范圍。Ghaffari 等以雙官能團(tuán)硅烷作改性劑，通過(guò)紅外光譜和熱重分析等分析方法，對(duì)環(huán)氧復(fù)合材料中懸浮納米填料和涂層性能進(jìn)行研究，研究表明改性劑使懸浮納米填料的分散效果更好，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%的改性懸浮納米填料后，涂層在浸泡期內(nèi)效果明顯。
Paula等對(duì)水性環(huán)氧樹脂的微觀結(jié)構(gòu)展開分析，結(jié)果表明涂層表面的平均針孔大小與氯化物的滲透性有較好的相關(guān)性。
劉江濤等分析了水性改性胺環(huán)氧固化劑與液體環(huán)氧樹脂配比，填料、助劑的選擇等問(wèn)題，結(jié)果表明環(huán)氧基團(tuán)胺氫當(dāng)量比為1：1，顏料、非離子與離子潤(rùn)濕劑配合使用時(shí)，制成的漆膜力學(xué)性能和耐化學(xué)性能優(yōu)異。
Mukesh 等以腰果酚代替雙酚A合成新型環(huán)氧樹脂并進(jìn)行紅外光譜和核磁共振譜的表征，結(jié)果表明：新型環(huán)氧樹脂腰果酚只需原來(lái)環(huán)氧樹脂中雙酚 A 使用量的 40%~60%就能達(dá)到相同的性能。
但是目前，這些改性方法只能改善樹脂某一特性，在面對(duì)復(fù)雜的海洋腐蝕環(huán)境時(shí)，應(yīng)用優(yōu)勢(shì)并不明顯。根據(jù)不同的使用領(lǐng)域，通過(guò)與各種樹脂和填料等混合，再結(jié)合物理和化學(xué)改性的方法研制水性化或高固體化環(huán)氧類防腐膠帶是其發(fā)展方向，比如我們以雙酚AF代替雙酚A合成酚醛樹脂，再對(duì)其進(jìn)行環(huán)氧化，得到的含氟環(huán)氧樹脂，不但對(duì)基底具有優(yōu)異的吸附性能，而且大的提高了環(huán)氧樹脂的防腐性能，在海洋防腐領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)突出。膠帶性能的優(yōu)劣依賴于樹脂的特性，還包括改性劑的研發(fā)，涂裝工藝的優(yōu)化等也是以后環(huán)氧類防腐膠帶的科研方向。
3.2氟碳防腐膠帶
氟碳防腐膠帶以含氟樹脂為主要成膜物質(zhì)，氟原子電負(fù)性大、半徑小，C-F鍵鍵長(zhǎng)短、鍵能強(qiáng)、化率低，這類膠帶表現(xiàn)出超強(qiáng)的耐候性、耐熱性和耐化學(xué)品性，具有優(yōu)異的自清潔性能、防污性能和超強(qiáng)的耐腐蝕性能。
以 1965 年美國(guó) pennwalt 公司推出 PVDF (聚偏二氟乙烯) 用作建筑膠帶為標(biāo)志，氟碳樹脂開始了在防腐領(lǐng)域的應(yīng)用。1982 年旭硝子公司開發(fā)出FEVE (氟烯烴-乙烯基醚共聚物) ，實(shí)現(xiàn)了常溫固化，大拓展了氟碳膠帶的應(yīng)用領(lǐng)域。氟碳膠帶從二氟化型到三氟、四氟化型，從高溫固化到常溫固化，再到水性氟碳乳液樹脂被應(yīng)用于氟碳膠帶中，逐步形成品種多樣、應(yīng)用廣泛的氟碳膠帶體系，應(yīng)用領(lǐng)域得到大拓展。
近年來(lái)，通過(guò)對(duì)氟碳膠帶進(jìn)行不同方式改性或多種膠帶混用手段，來(lái)優(yōu)化含氟膠帶的性能，拓展了其應(yīng)用領(lǐng)域。Lu 等在氟碳膠帶中摻雜不同量的銳鈦型 TiO2納米粒子，測(cè)試涂層性能，結(jié)果表明氟碳膠帶中加入的 TiO2納米粒子，得到的涂膜具有更好的耐熱、耐候性以及優(yōu)異的自清潔性能。Kim等采用低溫噴霧涂層的方式噴涂水溶性氟碳密封材料，該材料顯示出較高的腐蝕電流密度和耐腐蝕性。LL'darkhanova等使用碳納米管和碳納米纖維對(duì)氟碳樹脂進(jìn)行改性，涂層表面形成的納米結(jié)構(gòu)與氟碳樹脂固有的疏水性產(chǎn)生協(xié)同作用，使涂層的疏水性得到大提高。
這些改性只是增強(qiáng)或改善了膠帶某一性能，不可能將所有的改性方式應(yīng)用于一種膠帶，所以要想改變這種現(xiàn)狀，就要在結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)、合成新的含氟樹脂，使樹脂主體具有綜合的優(yōu)良性能，再通過(guò)改性手段對(duì)其某些性能缺陷進(jìn)行改善，是氟碳樹脂研發(fā)的重點(diǎn)。另外，影響氟碳膠帶推廣的主要因素還有膠帶成本過(guò)高、膠帶需高溫烘烤、硬度差、易漏涂等?？傊?，采用新單體進(jìn)行共聚、不同類型樹脂中引入氟元素、多元聚合等手段是制備新型氟碳膠帶的主要途徑和今后的研究方向。
3.3 橡膠防腐膠帶
橡膠膠帶以天然橡膠衍生物或合成橡膠為主要成膜物質(zhì)。應(yīng)用范圍較廣的主要有氯磺化聚乙烯防腐膠帶和氯化橡膠防腐膠帶。橡膠膠帶安全無(wú)味、對(duì)皮膚無(wú)刺激性，涂膜耐腐蝕性強(qiáng)、與基底粘附力大，同時(shí)具有快干、耐水耐磨以及抗老化等優(yōu)點(diǎn)，橡膠防腐膠帶主要用于船舶、水閘、化工等領(lǐng)域。氯磺化聚乙烯防腐膠帶以氯磺化聚乙烯橡膠為主要成膜物質(zhì)，不親油、不親水，阻燃性、耐候性、耐熱耐低溫等性能優(yōu)異。缺點(diǎn)是：與基底粘附力不高，需要與其他樹脂 (如環(huán)氧樹脂) 混用或者改性來(lái)提高粘附力；溶解度低，所需溶劑量大，造成污染和浪費(fèi)。
氯化橡膠防腐膠帶以四氯化碳為溶劑，通過(guò)天然橡膠煉解，通入氯氣制得。不存在活性化學(xué)基團(tuán)，耐化學(xué)品性、耐水性、耐霧性和耐候性優(yōu)異。與其他膠帶混用，耐腐蝕性更強(qiáng)，使用壽命增長(zhǎng)；單獨(dú)使用與基底粘附力不高，耐老化、耐紫外性能不強(qiáng)。
近年來(lái)，一些研究者通過(guò)改性或與其他膠帶混用 等 方 法 ，改 善 了 傳 統(tǒng) 橡 膠 防 腐 涂 料 的 缺 陷 。Hwang 等將橡膠與環(huán)氧樹脂聯(lián)用，用不同量的鱗片狀石墨烯微片改性端胺基橡膠，測(cè)試結(jié)果表明，改性后復(fù)合膠帶的耐沖擊強(qiáng)度、韌性都提高。Bulgakov 等用氨基化合物改性氯磺化聚乙烯橡膠，使其粘結(jié)強(qiáng)度增強(qiáng)2~5倍。李石等使用中、長(zhǎng)油度醇酸樹脂、環(huán)氧樹脂等對(duì)氯化橡膠進(jìn)行改性，涂裝于海上平臺(tái)、船舶等設(shè)備，測(cè)定結(jié)果顯示涂層的附著力、耐老化等得到較大增強(qiáng)。
然而，這些改性方法雖然對(duì)膠帶性能進(jìn)行了提高，但仍是采用四氯化碳作為溶劑，其自身有毒并對(duì)臭氧層產(chǎn)生破壞，使它的應(yīng)用受到限制，開發(fā)低VOC 的氯化橡膠膠帶是以后的發(fā)展方向。比如采取水相法合成氯化橡膠，研發(fā)水性的氯化橡膠膠帶等為我們提供了解決思路，但是產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性或?qū)嶋H效果還不能滿足海洋惡劣環(huán)境的技術(shù)要求，開發(fā)新溶劑替代四氯化碳生產(chǎn)氯化橡膠仍是橡膠膠帶行業(yè)的研發(fā)熱點(diǎn)與難點(diǎn)。
3.4有機(jī)硅樹脂膠帶
有機(jī)硅樹脂膠帶是以有機(jī)硅樹脂或者改性有機(jī)硅樹脂為主要成膜物質(zhì)的一種元素有機(jī)膠帶，主要成分為純有機(jī)硅樹脂膠帶和改性有機(jī)硅樹脂膠帶，耐熱耐寒性強(qiáng)，絕緣性、附著力、柔韌性、防霉性等性能優(yōu)異。改性有機(jī)硅樹脂應(yīng)用更廣泛，包括機(jī)械混合型和縮聚型，可以通過(guò)添加不同填料或顏料來(lái)改性有機(jī)硅樹脂，增強(qiáng)其耐熱性、絕緣性和耐候性等。
內(nèi)外的研究者采用不同途徑改性有機(jī)硅樹脂膠帶，并取得了顯著成果。Lee等用自修復(fù)劑二甲基硅氧烷和二甲基氫硅氧烷雙重乳液靜電引入到核殼納米纖維涂層芯中，結(jié)果表明：這種保護(hù)涂層透明度高 (90%透光率)，自我修復(fù)能力和耐腐蝕性能強(qiáng)。
Balgude等對(duì)硅烷改性，研究其對(duì)碳鋼的腐蝕保護(hù)，并對(duì) 4 種不同硅烷含量 (5%，10%，15%和20%) 的膠帶進(jìn)行表征和結(jié)構(gòu)解析，結(jié)果顯示：相比其它制劑，20%的硅烷改性膠帶在金屬涂層界面形成更多的金屬氧硅共價(jià)鍵，其整體性能更強(qiáng)。
雖然有機(jī)硅樹脂膠帶具有優(yōu)異的耐高低溫性和耐候性、耐化學(xué)品、耐磨性等突出優(yōu)點(diǎn)，但是它的強(qiáng)度低，與基底的粘附力低等缺點(diǎn)也限制了其應(yīng)用范圍。以后的工作主要是采取不同方法改性，如無(wú)機(jī)-有機(jī)混接技術(shù)，使其兼具有機(jī)物與無(wú)機(jī)物的 佳特性；通過(guò)探明有機(jī)硅樹脂膠帶成膜機(jī)理，對(duì)各種聚合物如丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂等進(jìn)行改性，獲得性能更為優(yōu)異的有機(jī)硅改性膠帶；制備交聯(lián)型有機(jī)硅樹脂膠帶從而增強(qiáng)其致密性，提高耐水、耐溶劑和耐熱等性能；使有機(jī)硅樹脂膠帶向低污染、健康環(huán)保的方向發(fā)展也是以后的研發(fā)重點(diǎn)。
3.5 聚氨酯防腐膠帶
聚氨酯膠帶是常見(jiàn)的一類膠帶，和環(huán)氧膠帶有相似的性能，分為雙組份和單組份聚氨酯膠帶。聚氨酯中除存在氨基甲酸酯鍵外，還有許多—OH、—NCO 和不飽和雙鍵等，涂層耐酸堿、耐油、耐腐蝕、耐高低溫和耐磨等性能優(yōu)異。聚氨酯膠帶屬于高固低 VOC 膠帶，環(huán)境污染物排放量較低；聚氨酯膠帶與基底附著力強(qiáng)，物理機(jī)械性能優(yōu)異，裝飾性能也較強(qiáng)，可在重防腐領(lǐng)域中作為面漆使用。
目前，內(nèi)外對(duì)水性聚氨酯防腐膠帶改性方法有較多，主要包括：環(huán)氧樹脂改性、有機(jī)硅共聚改性、納米改性、復(fù)合改性。改性后水性聚氨酯防腐膠帶的性能得到了較大的改善，但仍存在耐水性不強(qiáng)，對(duì)施工條件要求苛刻，產(chǎn)品價(jià)格較高等問(wèn)題。
研發(fā)新的水性聚氨酯防腐膠帶改性方法是水性聚氨酯防腐膠帶科研的主要方向，如使用乳化劑或者在主鏈上引入羧基、羥基等親水基團(tuán)制備水性聚氨酯膠帶，研究的重點(diǎn)是如何提高其耐水性和縮短固化時(shí)間等方向；另外，雙組份聚氨酯膠帶的研發(fā)較不成熟，這也是以后的一個(gè)研究熱點(diǎn)?？傊?，開發(fā)高性能的水性、高固體含量聚氨酯膠帶，通過(guò)與環(huán)氧樹脂、氟碳樹脂等不同類型膠帶聯(lián)用的技術(shù)是今后的研發(fā)方向。
3.6 聚脲彈性體防腐膠帶
聚脲彈性體膠帶由氨基化合物和異氰酸酯反應(yīng)生成，多用于海上橋梁防腐。上世紀(jì)80年代末由美國(guó)研發(fā)成功，因優(yōu)異的性能，在世界范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用，是繼高固體、粉末膠帶，水性膠帶，光固化膠帶等之后，開發(fā)的新型、高效、易涂刷的雙組份純聚脲彈性體膠帶。這種高厚膜彈性體膠帶特點(diǎn)明顯：固體含量高、綠色環(huán)保，涂膜厚且致密柔韌，與基底附著力強(qiáng)，耐紫外、耐沖擊等性能優(yōu)異，施工簡(jiǎn)便。
內(nèi)外對(duì)聚脲彈性體膠帶的研究有較多。
Feng等對(duì)在聚脲嵌段聚酰胺共聚物膠帶中，添加不同量的聚脲彈性體進(jìn)行研究，結(jié)果表明當(dāng)聚脲含量摩爾分?jǐn)?shù)達(dá)到 50%時(shí)，氫鍵引發(fā)的自組裝效果增大共聚物的結(jié)晶度，涂層耐腐蝕性增強(qiáng)，表面能降低。
Huang 等使用 Qtech-412 純聚脲重防腐膠帶進(jìn)行涂裝，在人工海洋大氣環(huán)境中進(jìn)行曝光老化，以紅外光譜、DSC等測(cè)試性能，涂層的機(jī)械性、耐紫外性良好，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，耐腐蝕性能優(yōu)異。
但是這些改性方法對(duì)制約聚脲彈性體膠帶應(yīng)用的主要原因并沒(méi)有觸及，或者提高不大，因?yàn)榫垭鍙椥泽w膠帶的主要缺陷是：固化速度過(guò)快，層間粘附力差，耐高溫和耐腐蝕性不如氟碳膠帶等，研究重點(diǎn)應(yīng)是對(duì)其各種性能進(jìn)行細(xì)致研究，通過(guò)比較不同擴(kuò)鏈劑、填料、偶聯(lián)劑的使用對(duì)膠帶性能的影響，從而開發(fā)出綜合性能更為優(yōu)異的聚脲彈性體膠帶。另外，聚脲彈性體膠帶的噴涂是較 的技術(shù)，施工人員的素質(zhì)、技術(shù)也是影響其性能的原因；其次，主要原料和噴涂設(shè)備需進(jìn)口導(dǎo)致成本較高，也是制約我國(guó)聚脲彈性體膠帶發(fā)展的一個(gè)重要原因。今后研發(fā)價(jià)格適中的聚脲彈性體膠帶，建立規(guī)范的噴涂標(biāo)準(zhǔn)是聚脲彈性體膠帶研究的重難點(diǎn)。
3.7 玻璃鱗片重防腐膠帶
玻璃鱗片防腐膠帶是以樹脂為主要成膜物質(zhì)，添加特殊玻璃鱗片為骨料，加入合適助劑等制得的一類膠帶。特點(diǎn)有：玻璃鱗片纖薄，與涂層重疊，抑制了介質(zhì)滲透，屏蔽效果好；涂膜具有較強(qiáng)粘附力和力學(xué)性能，耐腐蝕性、堅(jiān)韌性強(qiáng)；鱗片使涂層與基底應(yīng)力降低，防止涂膜產(chǎn)生罅隙、脫落現(xiàn)象；鱗片在涂層中反射大量紫外線，樹脂耐紫外性、耐候性、耐老化性能優(yōu)異。
應(yīng)用較廣泛的主要有以下幾種：環(huán)氧玻璃鱗片重防腐膠帶、聚氨酯玻璃鱗片重防腐膠帶、環(huán)氧煤瀝青玻璃鱗片重防腐膠帶、高氯化聚乙烯玻璃鱗片重防腐膠帶。不同類型的膠帶具有不同的優(yōu)異性能，其中環(huán)氧玻璃鱗片重防腐膠帶的綜合性能 突出，在海洋防腐領(lǐng)域應(yīng)用 為廣泛，它以環(huán)氧樹脂為主要成膜物質(zhì)，與普通環(huán)氧防腐膠帶相比，其抗介質(zhì)滲透性和耐磨、耐腐蝕性更強(qiáng)，涂層的粘附力、耐腐蝕、耐化學(xué)品、防腐壽命等性能更優(yōu)異，施工條件簡(jiǎn)便、固化迅速，適宜做面漆或中層漆應(yīng)用于膠帶體系中。
但目前的改性方法較少觸及鱗片的差異對(duì)膠帶性能的影響。如何提高玻璃鱗片自身的耐化學(xué)品性能，選擇適宜的鱗片厚度，使用前用相關(guān)助劑對(duì)鱗片進(jìn)行不同的處理是改善玻璃鱗片膠帶性能的重要方法，是今后研究的主要方向。另外，嘗試采用玻璃鱗片為骨料，不同類型樹脂為成膜物質(zhì)，制備不同的玻璃鱗片重防腐膠帶也是研究的重要內(nèi)容。
3.8 富鋅膠帶
富鋅膠帶是以鋅粉為填料的一種環(huán)氧類粉末膠帶，主要包括有機(jī)和無(wú)機(jī)富鋅膠帶，在海上橋梁、大型鋼結(jié)構(gòu)、船舶等設(shè)備上廣泛使用。富鋅膠帶的防腐機(jī)理包括：屏蔽作用、電化學(xué)防護(hù)、涂膜自修復(fù)作用、鈍化作用。
有機(jī)富鋅膠帶多用環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂為成膜物質(zhì)；無(wú)機(jī)富鋅膠帶以水性硅酸鹽樹脂、硅酸乙酯等為成膜物質(zhì)。有機(jī)富鋅膠帶的施工性能好，基底低表面處理性強(qiáng)，但耐熱性、導(dǎo)電性、耐溶劑性等性能劣于無(wú)機(jī)型，有機(jī)型與多數(shù)膠帶可混溶，配套涂層之間有協(xié)同效果。
較多科研工作者對(duì)富鋅膠帶進(jìn)行了研究。Yang等使用掃描電鏡和能量分散光譜法對(duì)涂層進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀察和分析，評(píng)價(jià)了分層涂層組成的防腐蝕系統(tǒng)的防腐效果，證明富鋅膠帶優(yōu)異的防腐蝕性能。Pandey 等和 Gergely 等通過(guò)不同的納米粒子對(duì)富鋅膠帶進(jìn)行改性，借助多種手段進(jìn)行分析，為新型富鋅膠帶的開發(fā)提供了便利。
這些改性方法在一定程度上改善了膠帶的性能，目前也有較多科研工作者將不同類型的樹脂與富鋅膠帶聯(lián)用，分析其性能差異。如果能夠綜合這兩種方法，先采用不同方法對(duì)富鋅膠帶進(jìn)行改性，再與不同類型的膠帶聯(lián)用，比如制備含環(huán)氧樹脂的改性富鋅膠帶，則同時(shí)具有環(huán)氧樹脂粘附力高的優(yōu)點(diǎn)，又克服了無(wú)機(jī)富鋅膠帶成膜性差、表面處理要求高的缺點(diǎn)，將會(huì)開發(fā)出性能優(yōu)異的保護(hù)膠帶。我們通過(guò)類比不同類型樹脂與改性富鋅膠帶的聯(lián)用效果，篩選出 為優(yōu)異的膠帶種類，將大的拓寬富鋅膠帶的使用范圍和提高其防腐效果，這將是今后富鋅膠帶研究的重要方向。
在海洋重防腐領(lǐng)域中，除以上類型的膠帶應(yīng)用較廣泛外，含氯樹脂重防腐膠帶、聚苯硫醚防腐膠帶、聚苯胺防腐膠帶、酚醛樹脂膠帶、丙烯酸類防腐膠帶等，因各自不同的性質(zhì)及其性能，也在不同領(lǐng)域得到應(yīng)用。
